Tài liệu Sửa chữa và bảo vệ ADN pptx

S a ch a và b o vử ữ ả ệ ADN 1. C ch s a sai sinh h cơ ế ử ọ T bào s ng có hàng lo t h th ng saiế ố ạ ệ ố h ng DNA theo nhi u cách khác nhau.ỏ ề T l đ t bi n t nhiên th p do nh tínhỷ ệ ộ ế ự ấ ờ hi u qu c a h th ng s a sai này. Saiệ ả ủ ệ ố ử h ng c a h th ng s a sai này d n đ nỏ ủ ệ ố ử ẫ ế t l đ t bi n cao.ỷ ệ ộ ế 1.1. Quang ph cụ ho tạ (photoreactivation) hay s aử sai nhờ ánh sáng (light repair) Sau khi x lý tia t ngo i gây đ t bi n,ử ử ạ ộ ế n u đ a ra ánh sáng thì ph n l n saiế ư ầ ớ h ng đ c ph c h i nh enzymeỏ ượ ụ ồ ờ photolyase. Enzyme này g n vàoắ photodimer c t nó thành các monomerắ d i tác d ng c a ánh sáng m t tr i cóướ ụ ủ ặ ờ b c sóng 320-370 nm. Sau đó ph c h iướ ụ ồ các base ban đ uầ S t o thành và s lo i b dimerự ạ ự ạ ỏ thymine 1.2. S a sai b ng làm m t nhóm alkylử ằ ấ (dealkylation) Enzyme alkyltransferasecos th s a tr cể ử ự ti p các sai h ng. Chúng c t nhóm alkylế ỏ ắ t ch t nitrosoguanine vàừ ấ ethylmethnesulfonate và g n vào v trí O-ắ ị 6 guanine. Enzyme methyltransferase c aủ E. coli có khả năng chuy nể nhóm methyl từ ch t O-6 methylguanine sang g c cisteinấ ố trên phân t protein. Tuy nhiên h th ngử ệ ố s a sai này có th b o hòa n u m c đử ể ả ế ứ ộ alkyl hóa đ cao.ủ * S a sai b ng c t b (excision repairử ằ ắ ỏ pathway) Ph n l n các c ch s a sai khác th cầ ớ ơ ế ử ự hi n theo l i c t b (excistion repair)ệ ố ắ ỏ không c nầ ánh sáng nhờ các nuclease, sau đó thay vào các base đúng. Có th x y ra theo nhi u cách:ể ả ề + C t các base (base excision repair) Sắ ự c t b các base sai h ng nh các enzymeắ ỏ ỏ ờ DNA glycosylase. Các enzyme này nh nậ bi t các base b bi n đ iế ị ế ổ và các đi mể m tấ purine hay m tấ pyrimidine và th yủ gi iả liên k tế N- glycosilic n iố base v iớ đ ng.ườ R iồ enzyme AP endonuclease c tắ liên k t đ ngế ườ và phosphate g nầ base bị bi nế đ i.ổ Sau đó enzyme thứ ba, deoxyribophosphodiesterase lo i b t ngạ ỏ ừ nucleotide k ti p nhau đo n b h ng.ế ế ở ạ ị ỏ Sau đó, DNA polymerase l p đ yấ ầ kho ng tr ng v i các nucleotide b sungả ố ớ ổ v i s i khuôn còn l i. Enzyme DNAớ ợ ạ ligase s g n các khe h gi a 2 đ u 3'-5'ẽ ắ ở ữ ầ . Trong tế bào t nồ t iạ m tộ số DNA glycosylase. Ch ngẳ h n,ạ enzyme uracil- DNA glycosylase c t uracil kh i DNA.ắ ỏ Uracil t o thành do đ t bi n m t nhómạ ộ ế ấ amin ng u nhiên cytosine, d n đ n đ tẫ ở ẫ ế ộ bi n đ ng hoán thay C b ng T. Enzymeế ồ ằ này phát hi n ra uracil trên DNA nh làệ ư m t b t th ng, chúng s c t b và s aộ ấ ườ ẽ ắ ỏ ử sai. + C t các nucleotide: S c t b vùng cóắ ự ắ ỏ nhi u pyrimidine dimer đ c th c hi nề ượ ự ệ nh enzyme exinuclease (enzyme r chờ ạ m ch hay enzyme t o kh c trên DNA)ạ ạ ấ nh ph c h p 3 enzyme đ c mã hóaư ứ ợ ượ b i gene uvr ABC c a E. coli. Ph c h pớ ủ ứ ợ này c t đo n 12 nucleotide trên m tắ ạ ộ m ch: 8 nucleotide t m t đ u b saiạ ừ ộ ầ ị h ng và 4 nucleotide c a đ u còn l i.ỏ ủ ầ ạ Kho ng tr ng c a 12 nucleotideả ố ủ này sẽ đ cượ l pấ đ yầ nhờ enzyme DNA polymerase I d aự vào m ch đ n bạ ơ ổ sung kia c a trình t DNA g c. DNAủ ự ố ligase s g n vào các khe h .ẽ ắ ở S a sai b ng c t b nucleotideử ằ ắ ỏ + Đ c s a đ i v i các base b t c p saiọ ử ố ớ ắ ặ C ch đ c s a đ i v i các base b tơ ế ọ ử ố ớ ắ c p sai (proofreading for base-pairặ matching) đ c th c hi n trong sao chépượ ự ệ DNA. Trong quá trình sao chép, tr c khiướ th c hi n ph n ng polymer hóa n i cácự ệ ả ứ ố nucleotide, các nucleotide triphotphate m i ph i b t c p b sung v i m chớ ả ắ ặ ổ ớ ạ khuôn. N u s b t c p sai x y ra, DNAế ự ắ ặ ả polymerase s lo i b nucleotide b tẽ ạ ỏ ắ c p sai. Ngay c tr c khi nucleotideặ ả ướ m i ráp vào, enzyme dò l i c p baseớ ạ ặ cu i, n u chúng không b t c p thì số ế ắ ặ ự polymer hóa ti p theo b d ng. C pế ị ừ ặ nucleotide đ u cu i 3' b t c p sai sở ầ ố ắ ặ ẽ b lo i b nh ho t tínhị ạ ỏ ờ ạ exonuclease3'®5' c a DNA polymerase.ủ Khi đã b t c p đúng, quá trình polymerắ ặ hóa m i đ c ti p t c.ớ ượ ế ụ Ho tạ tính đ cọ s aử đ iố v iớ các base b tắ c pặ sai là đ cặ tính c aủ nhi uề DNA polymerase đ m b o cho s kéoả ả ự dài chính xác c a m ch đ ng đ c t ngủ ạ ạ ượ ổ h p.ợ + S aử sai d aự vào tính t ngươ đ ngồ (Homology-dependent repair system) Mô hình b gãy s i đôi nh trao đ i chéoẻ ợ ờ ổ M tộ hệ th ngố s aử sai quan tr ngọ đã phát hi nệ tính ch tấ bổ sung đ i songố song c a 2 m ch đ n DNA đ ph c h iủ ạ ơ ể ụ ồ đo n sai h ng tr l i tr ng thái bìnhạ ỏ ở ạ ạ th ng ban đ u. Trong h th ng này,ườ ầ ệ ố đo n DNA sai h ng b c t b và thayạ ỏ ị ắ ỏ b ng m t đo n nucleotide m i đ cằ ộ ạ ớ ượ t ng h p b sung v i s i khuôn đ iổ ợ ổ ớ ợ ố di n. S s a sai x y ra qua s i khuôn vàệ ự ử ả ợ nguyên t c c a sao chép DNA b o đ mắ ủ ả ả s s a sai hoàn thành v i đ chính xácự ử ớ ộ cao - đó là s gi i phóng sai h ng (error-ự ả ỏ free). Có 2 h th ng ch y u đ lo i bệ ố ủ ế ể ạ ỏ sai h ng: H th ng s a ch a sai h ngỏ ệ ố ử ữ ỏ phát hi n ra tr c khi sao chép và hệ ướ ệ th ng s a ch a sai h ng phát hi n trongố ử ử ỏ ệ quá trình di n bi n sao chép (s a sai sauễ ế ử [...]...sao chép) + Sửa sai đứt mạch kép (repair of double-strand break) Khi cả 2 sợi của chỗi xoắn kép bị đứt ở cùng một vị trí, được gọi là đột biến đứt mạch đôi, có thể gây ra sai hình nhiễm sắc thể, làm chết tế bào hoặc tạo ra trạng thái tiến ung thư Tế bào sử dụng nhiều protein và con đường sửa sai đứt gãy mạch đôi là thực hiện tái tổ hợp trong giảm phân Quá trình sửa chữa do trao đổi chéo trong... uv, tia X hoặc do tác dụng của các hóa chất gây đột biến, hệ thống sửa sai khẩn cấp được khởi động Ở E coli, hệ thống này có liên quan với hai protein được mã hóa bởi gene lexAvà recA Protein lexAlà một chất ức chế, nó gắn vào hộp SOS, chồng lấp các promotor của các gene SOS, ngăn cản sự phiên mã nhóm các gene của hệ thống SOS Một vài sản phẩm của DNA bị tổn thương sẽ làm hoạt hóa enzyme protease recA... nhưng phức tạp Nó bao gồm các quá trình làm tăng hoạt tính tái tổ hợp, thay đổi trong khởi sự sao chép, ức chế nuclease và kích thích phục hồi sao chép và chuyển sai hỏng thành sửa sai úp sấp (error-prone replication) Tế bào bây giờ sẽ xảy ra sự sao chép DNA nhanh hơn bình thường Nếu sửa sai không kịp, tế bào phải chấp nhận hoặc bị đột biến hoặc bị chết ... ra sự đứt mạch đôi và kết quả ăn mòn các đầu mút ở đoạn ngắn của DNA sợi đơn Đầu 3' của một trong những sợi này "xâm lấn" vào một chromatid Đoạn xâm lấn làm mồi cho tổng hợp các base bị mất của nó nhờ sử dụng sợi đối song song của chromatid như là sợi khuôn Sự tổng hợp mới này sẽ tạo ra một vòng sợi đơn lai với một sợi đơn không xâm lấn Vì vậy tạo ra một vùng dị hợp tử nhỏ "Aa" và sử dụng như mạch... phục các base bị mất trên sợi đó DNA polymerase sẽ lấp đầy chỗ trống và enzyme ligase sẽ nối các đầu mút xảy ra trong cấu trúc đặc biệt giống với trao đổi chéo 2 sợi đơn Cấu trúc này cũng chứa các đoạn bắt cặp không tương đồng đơn giản Trao đổi chéo sợi đơn được gọi là cấu trúc Holliday (Holliday structure) do Holliday phát hiện vào những năm 1960 + Hệ thống SOS Ở tế bào vi khuẩn hoặc tế bào eukaryote . sai h ng. Chúng c t nhóm alkylế ỏ ắ t ch t nitrosoguanine và ấ ethylmethnesulfonate và g n vào v trí O-ắ ị 6 guanine. Enzyme methyltransferase c aủ E S a ch a và b o vử ữ ả ệ ADN 1. C ch s a sai sinh h cơ ế ử ọ T bào s ng có hàng lo t h th ng